被动套接字和主动套接字

Question

引用自此套接字教程:

套接字有两种主要类型。 主动套接字通过一个开放的数据连接与远程活动套接字相连 ... 被动套接字未连接， 而是等待传入的连接，一旦建立连接就会产生一个新的活动套接字 ...

每个端口可以有一个单独的被动套接字绑定到它上面，等待传入的连接， 还可以有多个活动套接字，每个套接字对应端口上的一个开放连接。 就好像工厂工人在等待新消息到达（他代表被动套接字）， 当新的发送者发送一条消息时，他通过委派其他人（活动套接字）来实际读取数据包并在必要时回复发件人与他们进行通信。 这使得工厂工人可以自由接收新的数据包。 ...

然后该教程解释说，在建立连接之后，活动套接字会继续接收数据，直到没有剩余字节，然后关闭连接。

我不理解的是：假设有一个传入连接到端口，并且发送者想每20分钟发送一些小数据。 如果当没有剩余字节时，活动套接字关闭连接，那么发送者是否必须在每次想要发送数据时重新连接到端口？ 我们如何保持一次已建立的连接更长时间？ 你能告诉我我漏掉了什么吗？

我的第二个问题是，谁确定了同时工作的活动套接字的限制？

- aslı

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你在转述那篇文章，并从不同的部分摘取片段。上下文是不同的。在最后一节中，作者正在解释他的程序。套接字默认情况下不会像那样工作，事实上，如果你忘记关闭套接字，坏事情就会发生。当套接字接收到最后一个字节时，它不会自动关闭。 - SRM

好的，我以为那是惯例，所以问一下我在这里缺少什么。我对这些概念还很新，所以我想质疑所有我难以理解的东西。 - aslı

没问题，我只是想确保你明白必须显式关闭套接字。当你挠头试图弄清楚为什么套接字没有关闭时，这可能会节省一些麻烦:)。 - SRM

Answer 1

发送方应该定期发送KEEPALIVE数据包以保持连接活跃。KEEPALIVE的格式取决于协议。在TCP数据段中，它可以只是一个单独的NULL。

至于第二个问题...这取决于I/O。如果是阻塞I/O，则您只需要在计算机上运行一定数量的线程，因此您将无法拥有许多客户端。如果是非阻塞的，则可以有更多的客户端。编程语言应该支持阻塞和非阻塞I/O。（我知道Java确实支持。）

这还取决于带宽、每个客户端的数据传输、内存、时钟速度等等。但是非阻塞与阻塞可以对您可以接受的客户端数量产生巨大影响。如果您阻塞了5-10个客户端，您的服务器可能会崩溃...但如果您不阻塞，则可以拥有数千个客户端。

- ktm5124

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实际上，如果您有很多客户端连接，并且每个请求都很快（就像您所说的20秒），那么最好使用请求/响应类型模式。您只有64k可用端口，这意味着在IP上仅能接受64k个套接字，除非这些套接字被关闭，否则会出现端口耗尽的情况。但这真的取决于您的应用程序。例如，如果您正在编写MMO游戏，则需要持久连接。但是，如果您正在编写Web服务器，则不需要（并且将尝试避免）持久连接（除非您正在使用HTML5，但那是另一回事）。 - SRM

从客户端的角度来看，对单个服务器进行简单的保持活动并不需要太多工作。当您连接到互联网时，您可能已经定期发送了半打保持活动。从服务器的角度来看，将套接字列表中的套接字数量保持最少可能会有利于提高I/O性能。如果数据传输之间等待时间长达20分钟，我会每次创建一个新连接。这对客户端来说微不足道，但对服务器来说却不是这样。 - ktm5124

你只能同时接受最多64k个连接，只要一些客户端断开连接，就不会达到端口耗尽的情况。此外，只有被动套接字可以接受连接，每个IP/端口对只能关联一个被动套接字，因此你只能使用一个套接字进行监听，但是可以使用多个套接字进行连接。 - SRM

哦，那我表达得不对。我的意思是，假设我要启动一个线程，在每个被动套接字接受连接时执行foo()函数。由于每个端口都有一个被动套接字，所以我最多可以同时拥有64k个套接字，但可能会有超过64k个线程执行foo()函数，这取决于foo()函数何时结束。现在更清楚了，谢谢大家：] - aslı

啊，是的，你说的完全正确。这就是队列机制和线程池派上用场的地方。你还可以使用命令模式的变体，其中你的命令处理程序是响应处理程序，而你的命令模式是使用线程池实现的。 - SRM

Answer 2

请不要混淆TCP/IP实现在网络上传输的实际数据包和程序与实现TCP/IP的库之间的交互。

套接字只是TCP/IP实现（库或内核操作系统）向您的程序提供的一种抽象。您可以将套接字视为连接到管道（localIP:port-remoteIP:port）。您的程序打开套接字，通过套接字通信数据，并可能在不再需要时关闭套接字以帮助释放资源。这是正常的流程。但是，TCP/IP实现可能出于其自己的有效原因关闭套接字。其中一些原因：网络访问电缆断开，网络路由错误，服务器宕机等。因此，即使程序没有关闭套接字，您的程序也可能发现tcp/ip套接字已关闭。

现在你的第一个问题是，如果我的程序发送小的数据段并且它们之间有很长的暂停时间，我该怎么办？答案是：取决于暂停的时间和其他程序在另一端监听的内容。大多数TCP/IP实现都有连接超时的概念，以为您提供可靠连接的抽象，在真正不可靠的网络上。因此，如果您的程序暂停的时间超过tcp/ip超时时间，您将发现库已关闭套接字，并且您需要重新打开套接字。这也可能导致您重新开始通信，具体取决于在tcp/ip连接管道的另一侧监听您的程序。

有多种方法可以增加tcp/ip超时时间并保持其活动状态。这些可能作为网络配置的一部分，在另一端的服务器软件配置或通过显式要求设置KEEPALIVE参数来保持套接字打开的方式进行。它是否仍然打开取决于具体情况。如何保持tcp/ip套接字打开的全部细节不应使您感到困惑，因为它与您的代码无关。TCP/IP有许多设置和不同的超时时间，以为您的程序提供稳定可靠连接的假象。好处是只要您不滥用它，它就会隐藏在您的程序代码中。将暂停保持在几秒钟以下:)一组超时设置可能适用于可靠的本地网络中的小型应用程序，并且对于高负载应用程序或跨大陆连接将无法工作。每个特定情况都有自己的解决方案，通常不止一个。

在这个特定的问题“每20分钟发送一些小数据”中，我建议您为每个通信关闭并打开套接字连接。打开一个的时间少于一秒钟，不应影响您的通信。作为回报，您在通信协议中获得了更少的复杂性。接收器始终在新的套接字连接上启动，两个系统都可以在您不需要它的所有20分钟内享受tcp/ip通信中的免费资源。

- smile-on

Answer 3

第一个问题： 是的，一旦套接字关闭，您必须进行打开以重新启动通信。

第二个问题： 是的。如果您愿意，可以创建64k个连接到您的服务器并遭受端口耗尽（我不建议这样做）。正如ktm5124所说，这完全取决于您的应用程序。有几种不同的方法可以使您的服务器可扩展，包括使用异步I/O和/或线程池来处理客户端请求。

- SRM

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请参考Will在stackoverflow上的回答https://dev59.com/8nE95IYBdhLWcg3wY85l#2332756，也许您对TCP有所误解。 - onmyway133

好的，如果TCP/IP端口耗尽只是客户端的事情（如每个服务器端口每个客户端的64k限制所示），那么为什么服务器上会存在真实的端口耗尽问题呢？您仍然可以使用元组的所有值 - 也许我的64k数字是错误的，但是元组可以容纳的组合数量有一个硬性限制。当您用完组合时，除非您正在重用地址，否则您将用完地址（真正的唯一元组）来分配传入连接，并且连接将被拒绝。 - SRM